CN102558528A - 生产聚乳酸类材料的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及生产聚乳酸类材料的装置，其包括：用于预先将丙交酯类单体熔融的预熔釜；用于将丙交酯类单体熔体预聚的预聚釜；用于直接将预聚物进一步聚合的管式反应器；和用于脱除所得聚合物中残留的丙交酯类单体的挤出机；其中预熔釜、预聚釜、管式反应器和挤出机依次连接在一起。本申请还涉及生产聚乳酸类材料的方法，其包括：a)预先将丙交酯类单体熔融；b)将丙交酯类单体熔体预聚；c)在管式反应器中直接将步骤b)所得预聚物进一步聚合；和d)将步骤c)所得聚合物中的残留丙交酯类单体脱除获得聚乳酸类材料。本申请装置和方法能高单体转化率地生产单体残留量低的聚乳酸类材料。

Description

生产聚乳酸类材料的装置和方法

技术领域

本发明涉及生产聚乳酸类材料的装置和方法，更具体地，涉及生产单体残留量低的聚乳酸类材料的装置和方法。

背景技术

近年来，随着聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯等塑料制品的广泛使用，使用后的废弃物的处理也成为日益严重的环境问题之一。通常将这些废弃物焚烧处理或掩埋处理。焚烧处理会产生有害气体。由于上述塑料制品的化学稳定性高，掩埋处理后几乎不会发生微生物分解，而是呈半永久的状态残留下来。

为解决上述问题，研究者们大力开发环境友好的可生物降解的聚合物，其中之一就是聚乳酸。聚乳酸可通过将作为主要原料的淀粉发酵获得乳酸，再将所得乳酸缩聚而制备。聚乳酸具有良好的生物降解性、生物相容性、物理机械性能和优异的加工性能，广泛用于包装、壳体、容器、餐具、医疗产品等许多方面。聚乳酸制品在使用被丢弃后，可在堆肥条件下微生物分解成二氧化碳和水，从而缓解由塑料制品废弃物带来的日益严重的环境压力。

目前，聚乳酸主要通过间接合成法(即丙交酯开环聚合法，也称作两步聚合法)制备，其中将乳酸或乳酸酯用作原料，将所述原料脱水低聚获得低分子量的聚乳酸，然后将聚乳酸高温裂解获得单体丙交酯，最后将丙交酯开环聚合获得聚乳酸。

存在许多丙交酯开环聚合工艺。

例如美国专利5,378,801公开了制备可再吸收聚酯的方法，所述聚合过程在挤出机中连续进行，其中所述聚酯可为聚L-丙交酯、聚DL-丙交酯或聚乙交酯等。

例如欧洲专利申请EP 0664309A公开了制备聚乳酸的方法，所述方法包括：(a)在熔融状态下将用作主要原料的乳酸聚合获得聚乳酸；和(b)通过在比最终聚合物产物的熔点低的温度下将在步骤(a)中获得的聚乳酸在固相进一步聚合。

例如美国专利6,214,967公开了将丙交酯聚合为聚丙交酯的两步法，所述方法包括其中将丙交酯聚合为聚丙交酯进行至至少50重量％的转化率的第一步，以及其中在避免熔体混合和丙交酯蒸发的条件下将聚丙交酯进一步聚合至高转化率的第二步，其中在第二步中温度为180-250℃。其中第一步在挤出机中进行，第二步可在管式反应器中进行。

例如中国发明专利申请CN 101353417A公开了由丙交酯类单体合成聚乳酸类材料的多级反应连续聚合装置，其中在预聚釜中将单体进行预聚至单体转化率为5-40％，在双螺杆挤出机将单体聚合至单体转化率为70-90％，最后在管式反应器中将单体进一步聚合使得单体转化率可达80-99％。

通过上述丙交酯开环聚合工艺制备的产物中丙交酯类单体的残留量较高，不利于产物的后加工。

发明内容

鉴于上述现有技术状况，本申请的发明人在通过丙交酯类单体开环聚合制备聚乳酸类材料的技术领域进行了广泛深入的研究，以期能够高单体转化率地生产单体残留量低的聚乳酸类材料。结果发现通过首先将熔融的丙交酯类单体预聚，然后在管式反应器中直接将所得预聚物进一步聚合可高单体转化率地生产单体残留量低的聚乳酸类材料。发明人正是基于上述发现完成了本发明。

本发明的目的是提供一种生产聚乳酸类材料的装置。

本发明的另一目的是提供一种生产聚乳酸类材料的方法。

本发明一方面提供了一种生产聚乳酸类材料的装置，所述装置包括：

用于预先将丙交酯类单体熔融的预熔釜；

用于将丙交酯类单体熔体预聚的预聚釜；

用于直接将预聚物进一步聚合的管式反应器；和

用于脱除所得聚合物中残留的丙交酯类单体的挤出机；

其中预熔釜、预聚釜、管式反应器和挤出机依次连接在一起。

本发明另一方面提供了一种生产聚乳酸类材料的方法，所述方法包括：

a)预先将丙交酯类单体熔融；

b)将丙交酯类单体熔体预聚；

c)在管式反应器中直接将步骤b)所得预聚物进一步聚合；和

d)将步骤c)所得聚合物中的残留丙交酯类单体脱除获得聚乳酸类材料。

本发明的这些和其它目的、特征和优点在结合如下附图整体考虑本发明后，将易于为普通技术人员所明白。

附图说明

图1示出了本发明一个实施方案的生产聚乳酸类材料的装置和工艺流程。

具体实施方式

本文所使用的术语“丙交酯类单体”是指DL-丙交酯、L-丙交酯、乙交酯、ε-己内酯、三亚甲基碳酸酯、二噁烷酮或其任意混合物。本发明所用丙交酯类单体可市购或通过本领域技术人员已知的方法合成。

本文所使用的术语“聚乳酸类材料”是指聚DL-丙交酯、聚L-丙交酯、聚乙交酯、聚ε-己内酯、聚三亚甲基碳酸酯、聚二噁烷酮及其共聚物如聚丙交酯-聚乙交酯共聚物(PLGA)、聚丙交酯-聚ε-己内酯共聚物(PCL)、聚丙交酯-聚三亚甲基碳酸酯共聚物、聚丙交酯-聚二噁烷酮共聚物。

下文将结合附图对本发明进行具体描述。应当理解的是为了清楚之目的，图1并没有提供某些部件或装置构造的细节，因为此类细节是常规的且为本领域技术人员所知。此外，为了清楚地描述本发明，还在图1中省略了许多在化工领域中常规的部件或装置，例如真空泵等。

如图1所示，本发明装置主要由两个预熔釜10、两个预聚釜30、管式反应器40和挤出机60构成，其中预熔釜10用于预先将丙交酯类单体熔融，预聚釜30用于将丙交酯类单体熔体预聚，管式反应器40用于将预聚物进一步聚合，以及挤出机60用于脱除所得聚合物中残留的丙交酯类单体。

在所述装置中，预聚釜30和管式反应器40之间不存在用于将预聚物进一步聚合的任何其它反应器。换而言之，在本发明中，管式反应器40用于直接将在预聚釜30中获得的预聚物进一步聚合。

在间歇操作的情况下，本发明装置例如可仅包括一个预熔釜和一个预聚釜。在连续操作的情况下，作为图1所示实施方案的替换，本发明装置可主要由一个预熔釜、由两个或更多个以并联方式组合在一起的釜构成的预聚釜、管式反应器和挤出机构成，其中预熔釜分别与其中的每一个预聚釜连接在一起。作为图1所示实施方案的替换，本发明装置也可主要由由两个或更多个以并联方式组合在一起的釜构成的预熔釜、一个预聚釜、管式反应器和挤出机构成，其中预聚釜分别与其中的每一个预熔釜连接在一起。作为图1所示实施方案的替换，本发明装置还可主要由由三个以上以并联方式组合在一起的釜构成的预熔釜、由三个以上以并联方式组合在一起的釜构成的预聚釜、管式反应器和挤出机构成，其中各预熔釜和各预聚釜分别连接在一起。

如图1所示，本发明装置还可包括设在预熔釜10出口处的熔体计量泵20、设在挤出机60入口处的熔体计量泵50以及设在挤出机60出口处的热切风冷造粒机70，其中熔体计量泵20用于计量供入预聚釜30中的丙交酯类单体熔体的量，熔体计量泵50用于计量供入挤出机60中的聚合物的量，热切风冷造粒机70用于将脱除残留丙交酯类单体后的聚乳酸类材料造粒。

如图1所示，各预熔釜10、各熔体计量泵20和各预聚釜30分别依次连接在一起，由各预熔釜10、各熔体计量泵20和各预聚釜30构成的两组之间为并联关系，预熔釜10、熔体计量泵20和预聚釜30作为整体与管式反应器40、熔体计量泵50、挤出机60和热切风冷造粒机70依次连接在一起。

预熔釜由拱型釜盖以及连接为一体的釜体和拱型釜底组成。釜盖上设有加料口。由于熔融过程需要在氮气或惰性气体保护下进行，为此在釜盖上还设有气体入口和抽真空口。釜体外设有加热夹套，加热可通过使硅油等耐高温的油或高压水蒸气循环通过所述夹套而进行。或者，釜体上设有恒温电加热装置。釜内设有搅拌器以在将丙交酯类单体熔融的过程中进行搅拌。釜底设有出料阀和出料口。预先将丙交酯类单体熔融可保证进料均匀稳定，有利于单体在预聚釜中与催化剂完全混匀。

利用真空泵将预熔釜抽真空，然后停止抽真空，接着充氮气或惰性气体，优选充氮气。重复抽真空和充氮气或惰性气体几次以彻底将预熔釜中的空气排出并使其为氮气或惰性气体所充满。将丙交酯类单体供入预熔釜中，搅拌下将丙交酯类单体加热至100-140℃的温度以将其完全熔融。在所用丙交酯类单体为两种或更多种单体的混合物的情况下，本领域技术人员可根据所需聚乳酸类材料的性能确定所述不同单体之间的混合比例。

通过压差或熔体计量泵20将完全熔融的丙交酯类单体从预熔釜供入预聚釜中。采用熔体计量泵20可方便地控制供入预聚釜中的单体熔体的量。熔体计量泵在本领域是常规的且为本领域技术人员所知。

在连续操作的情况下，各预熔釜之间采取轮换操作的方式轮流进行加料和熔融，当将丙交酯类单体完全熔融后，轮流地连续不断地通过熔体计量泵20将单体熔体供入预聚釜中。

用于将单体熔体预聚的预聚釜可为本领域技术人员已知的任何合适反应釜。其釜体外设有夹套，加热可通过使硅油等耐高温的油或高压水蒸气循环通过所述夹套而进行。或者，釜体上设有恒温电加热装置。预聚釜内设有搅拌器，通过搅拌使单体熔体与催化剂混合均匀并充分接触，同时还防止了釜壁结垢。预聚釜釜底设有出料阀和出料口。

在将丙交酯类单体熔体预聚的过程中，可将醇加入预聚釜中以将最终所得聚乳酸类材料的分子量控制在所需范围内。合适的醇例如为十二醇、十三醇、十四醇、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇、聚丙二醇等高沸点醇。本领域技术人员可根据所需聚乳酸类材料的分子量确定醇的加入量。在本发明方法中，醇的用量基于丙交酯类单体的重量为0.001-10重量％。预聚所用催化剂为常规的丙交酯类单体开环聚合催化剂，例如锡粉、氯化亚锡、辛酸亚锡、苯甲酸亚锡、其它含锡化合物、三氧化二锑、有机酸稀土化合物和铁的化合物等。本领域技术人员可根据所需聚乳酸类材料的分子量确定催化剂的用量。在本发明方法中，催化剂的用量基于丙交酯类单体的重量为0.01-0.5重量％。在使用两种或更多种丙交酯类单体制备聚乳酸类材料如使用丙交酯和乙交酯制备聚丙交酯-聚乙交酯共聚物的情况下，催化剂的用量基于丙交酯类单体的总重量为0.01-0.5重量％。

预聚一般在130-180℃的温度和0.1-0.4Mpa下进行。通常在预聚釜中将丙交酯类单体预聚至其单体转化率为10-30％。在使用两种或更多种丙交酯类单体制备聚乳酸类材料的情况下，所述两种或更多种丙交酯类单体的总体转化率即预聚的所述两种或更多种丙交酯类单体的总重量与所用所述两种或更多种丙交酯类单体的总重量之比(下文简称为总体转化率)为10-30％。本领域技术人员可根据所需单体转化率轻易地确定所需预聚时间。或者，可通过快速分析手段对单体转化率进行实时监测。所得预聚物的重均分子量为1000-10000。

当预聚完成或达到所需单体转化率后，将在预聚釜中生成的预聚物从预聚釜供入管式反应器中。

在连续操作的情况下，各预聚釜之间采取轮换操作的方式轮流进行加料和预聚，当达到所要求的转化率后，轮流地连续不断地通过出料阀和出料口将预聚物供入管式反应器中。

本发明所用管式反应器在本领域是常规的且为本领域技术人员所知。本领域技术人员可根据具体情况如所需聚乳酸类材料的产量确定所用管式反应器的直径和长度。管式反应器可分成串联操作的几段如4段，每段均设有导热介质的出口和入口，并由单独的热源供热，以便通过分段控制温度的方式对单体转化率和所得聚合物的分子量进行进一步调节。

供入管式反应器中的预聚物呈柱塞流，有效地避免了物料在流动方向上返混。

将预聚物进一步聚合通常在160-220℃的温度和0.4-6.0Mpa的压力下进行。通过控制通常为导热油的导热介质在管式反应器导热介质入口的温度而将聚合温度控制的上述范围内。预聚物在管式反应器中的停留时间一般为0.1-3小时。

相应地，此时丙交酯类单体的转化率基于最初所用丙交酯类单体的重量为95％以上，例如96％以上、96.5％以上、97％以上或98％以上。在使用两种或更多种丙交酯类单体制备聚乳酸类材料的情况下，所述两种或更多种丙交酯类单体的总体转化率即聚合的所述两种或更多种丙交酯类单体的总重量与所用所述两种或更多种丙交酯类单体的总重量之比(下文简称为总体转化率)为95％以上，例如96％以上、96.5％以上、97％以上或98％以上。

所得聚合物的重均分子量(Mw)为20000-500000，优选40000-300000。

通过设在管式反应器出口和挤出机入口处的熔体计量泵50将在管式反应器中生成的聚合物供入挤出机中。采用熔体计量泵50可方便地控制供入挤出机中的聚合物的量。熔体计量泵在本领域是常规的且为本领域技术人员所知。也可用齿轮泵或螺杆泵代替熔体计量泵50。

可使用本领域技术人员已知的任何合适挤出机如双螺杆挤出机，例如啮合型双螺杆挤出机、非啮合型双螺杆挤出机、同向旋转双螺杆挤出机或异向旋转双螺杆挤出机等。挤出机内的温度为180-220℃。为尽可能地将聚合物中的残留丙交酯类单体脱除，可将挤出机减压，例如减压至-0.098MPa。可将减压加热脱除的丙交酯类单体冷凝并再循环使用或用于其它用途。所得聚乳酸类材料中丙交酯类单体的残留量基于所述聚乳酸类材料的重量为300重量ppm以下，优选250重量ppm以下，更优选200重量ppm以下。在使用两种或更多种丙交酯类单体制备聚乳酸类材料的情况下，所述两种或更多种丙交酯类单体的总残留量即聚乳酸类材料中残留的所述两种或更多种丙交酯类单体的总重量与所述聚乳酸类材料的重量之比(下文简称为总残留量)为300重量ppm以下，优选250重量ppm以下，更优选200重量ppm以下。

可将所得聚乳酸类材料进一步供入热切风冷造粒机中造粒。热切风冷造粒机为本领域技术人员所知。热切风冷造粒机的模板为8-12个小孔，采用双刀热切。风环采取切向进风的方式。同时，在热切风冷造粒机入口处设有制冷风机以提供温度为0℃的冷风。冷风从风环下方进入送风管道，终点为旋风分离器，在送风过程中将聚乳酸类材料颗粒冷却。所得聚乳酸类材料颗粒的粒径为1.5-2.0mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.采用单独的预熔釜将单体熔融，有利于单体熔体在预聚釜中与催化剂混合均匀。

2.预聚后直接采用管式反应器将预聚物进一步聚合，反应能耗低，效率高，易于操作，且多段温度控制使得丙交酯类单体转化率的控制更加方便稳定。

3.管式反应器换热均匀且换热效率高，提高了丙交酯类单体的最终转化率，降低了丙交酯类单体的残留量及将其回收所带来的麻烦。

4.达到高单体转化率后采用挤出机进一步将残留单体脱除，可得到高纯度的聚乳酸类材料。

5.采用热切风冷的方式将聚乳酸类材料造粒，避免了水冷引起的聚乳酸类材料的降解。

实施例

下文通过参考实施例对本发明进行具体描述，但所述实施例并不对本发明范围构成任何限制。

分子量采用凝胶色谱法(GPC)测定，其中所用溶剂为氯仿。转化率采用常规的差重法测量。

实施例1

将15kg L-丙交酯加入容积为500L的预熔釜中，抽去釜中空气并充氮气，抽真空和充氮气数次后升温至120℃。待L-丙交酯全部熔融后通过熔体计量泵将其供给15L的预聚釜。向其中加入15g辛酸亚锡以使其基于L-丙交酯的重量为0.1重量％，升温至130℃，然后在0.1Mpa下开始预聚，当L-丙交酯转化率达10％后开启出料阀门，将预聚釜内容物供入管式反应器中。所用管式反应器由4段构成，每段长1.1米，总长为4.4米。通过多段温度控制的方式将聚合温度控制在160-210℃，然后在0.4Mpa下开始聚合。物料在管式反应器中的总停留时间为3小时，L-丙交酯的转化率为99％。通过安装在管式反应器出口处的熔体计量泵以5kg/h的速率将聚合所得产物供入双螺杆挤出机中。将挤出机的温度控制在180-220℃和真空度保持为-0.098MPa，以去除产物中残留的L-丙交酯。从热切风冷造粒机中排出粒径为1.5-2.0mm的聚L-丙交酯，其L-丙交酯的残留量为290重量ppm。

实施例2

将15kg DL-丙交酯加入容积为500L的预熔釜中，抽去釜中空气并充氮气，抽真空和充氮气数次后升温至140℃。待DL-丙交酯全部熔融后通过熔体计量泵将其供给25L的预聚釜。向其中加入15g苯甲酸亚锡以使其基于DL-丙交酯的重量为0.1重量％，升温至180℃，然后在0.4Mpa下开始预聚，当DL-丙交酯转化率达30％后开启出料阀门，将预聚釜内容物供入管式反应器中。所用管式反应器由4段构成，每段长1.1米，总长为4.4米。通过多段温度控制的方式将聚合温度控制在180-200℃，然后在1.0Mpa下开始聚合。物料在管式反应器中的总停留时间为0.5小时，DL-丙交酯的转化率为98.7％。通过安装在管式反应器出口处的熔体计量泵以5kg/h的速率将聚合所得产物供入双螺杆挤出机中。将挤出机的温度控制在190-200℃和真空度保持为-0.098MPa，以去除产物中残留的DL-丙交酯。从热切风冷造粒机中排出粒径为1.5-2.0mm的聚DL-丙交酯，其DL-丙交酯的残留量为300重量ppm。

实施例3

将15kg L-丙交酯和乙交酯的混合物(L-丙交酯与乙交酯的重量比为80∶20)加入容积为500L的预熔釜中，抽去釜中空气并充氮气，抽真空和充氮气数次后升温至130℃。待L-丙交酯和乙交酯全部熔融后通过熔体计量泵将其供给15L的预聚釜。向其中加入7.5g氯化亚锡以使其基于L-丙交酯和乙交酯的总重量为0.05重量％，升温至140℃，然后在0.4Mpa下开始预聚，当L-丙交酯和乙交酯的总体转化率达21％后开启出料阀门，将预聚釜内容物供入管式反应器中。所用管式反应器由4段构成，每段长1.1米，总长为4.4米。通过多段温度控制的方式将聚合温度控制在165-200℃，然后在2.5Mpa下开始聚合。物料在管式反应器中的总停留时间为1.5小时，L-丙交酯和乙交酯的总体转化率为98.1％。通过安装在管式反应器出口处的熔体计量泵以5kg/h的速率将聚合所得产物供入双螺杆挤出机中。将挤出机的温度控制在180-220℃和真空度保持为-0.098MPa，以去除产物中残留的L-丙交酯和乙交酯。从热切风冷造粒机中排出粒径为1.5-2.0mm的聚L-丙交酯-聚乙交酯共聚物，其L-丙交酯和乙交酯的总残留量为240重量ppm。

实施例4

将15kg DL-丙交酯和乙交酯的混合物(DL-丙交酯与乙交酯的重量比为80∶20)加入容积为500L的预熔釜中，抽去釜中空气并充氮气，抽真空和充氮气数次后升温至110℃。待DL-丙交酯和乙交酯全部熔融后通过熔体计量泵将其供给25L的预聚釜。向其中加入7.5g辛酸亚锡以使其基于DL-丙交酯和乙交酯的总重量为0.05重量％，升温至140℃，然后在0.2Mpa下开始预聚，当DL-丙交酯和乙交酯的总体转化率达16％后开启出料阀门，将预聚釜内容物供入管式反应器中。所用管式反应器由4段构成，每段长1.1米，总长为4.4米。通过多段温度控制的方式将聚合温度控制在170-210℃，然后在3.9Mpa下开始聚合。物料在管式反应器中的总停留时间为2.5小时，DL-丙交酯和乙交酯的总体转化率为98.4％。通过安装在管式反应器出口处的熔体计量泵以5kg/h的速率将聚合所得产物供入双螺杆挤出机中。将挤出机的温度控制在180-200℃和真空度保持为-0.098MPa，以去除产物中残留的DL-丙交酯和乙交酯。从热切风冷造粒机中排出粒径为1.5-2.0mm的聚DL-丙交酯-聚乙交酯共聚物，其DL-丙交酯和乙交酯的总残留量为250重量ppm。

实施例5

将15kg L-丙交酯和ε-己内酯的混合物(L-丙交酯与ε-己内酯的重量比为50∶50)加入容积为500L的预熔釜中，抽去釜中空气并充氮气，抽真空和充氮气数次后升温至135℃。待L-丙交酯和ε-己内酯全部熔融后通过熔体计量泵将其供给15L的预聚釜。向其中加入7.5g苯甲酸亚锡以使其基于L-丙交酯和ε-己内酯的总重量为0.05重量％，升温至160℃，然后在0.3Mpa下开始预聚，当L-丙交酯和ε-己内酯的总体转化率达26％后开启出料阀门，将预聚釜内容物供入管式反应器中。所用管式反应器由4段构成，每段长1.1米，总长为4.4米。通过多段温度控制的方式将聚合温度控制在180-210℃，然后在5.5Mpa下开始聚合。物料在管式反应器中的总停留时间为1.0小时，L-丙交酯和ε-己内酯的总体转化率为99％。通过安装在管式反应器出口处的熔体计量泵以5kg/h的速率将聚合所得产物供入双螺杆挤出机中。将挤出机的温度控制在185-215℃和真空度保持为-0.098MPa，以去除产物中残留的L-丙交酯和ε-己内酯。从热切风冷造粒机中排出粒径为1.5-2.0mm的聚L-丙交酯-聚ε-己内酯共聚物，其L-丙交酯和ε-己内酯的总残留量为220重量ppm。

实施例6

将15kg L-丙交酯加入容积为500L的预熔釜中，抽去釜中空气并充氮气，抽真空和充氮气数次后升温至100℃。待L-丙交酯全部熔融后通过熔体计量泵将其供给25L的预聚釜。向其中加入12g辛酸亚锡以使其基于L-丙交酯的重量为0.08重量％，升温至135℃，然后在0.3Mpa下开始预聚，当L-丙交酯转化率达12％后开启出料阀门，将预聚釜内容物供入管式反应器中。所用管式反应器由4段构成，每段长1.1米，总长为4.4米。通过多段温度控制的方式将聚合温度控制在175-205℃，然后在6.0Mpa下开始聚合。物料在管式反应器中的总停留时间为3小时，L-丙交酯的转化率为99％。通过安装在管式反应器出口处的熔体计量泵以5kg/h的速率将聚合所得产物供入双螺杆挤出机中。将挤出机的温度控制在180-215℃和真空度保持为-0.098MPa，以去除产物中残留的L-丙交酯。从热切风冷造粒机中排出粒径为1.5-2.0mm的聚L-丙交酯，其L-丙交酯的残留量为190重量ppm。

Claims (11)

1.一种生产聚乳酸类材料的装置，所述装置包括：

用于预先将丙交酯类单体熔融的预熔釜；

用于将丙交酯类单体熔体预聚的预聚釜；

用于直接将预聚物进一步聚合的管式反应器；和

用于脱除所得聚合物中残留的丙交酯类单体的挤出机；

其中预熔釜、预聚釜、管式反应器和挤出机依次连接在一起。

2.权利要求1的装置，其中预聚釜由两个或更多个以并联方式组合在一起的釜构成，预熔釜和各预聚釜分别连接在一起。

3.权利要求1或2的装置，所述装置还包括设在预熔釜出口处的熔体计量泵、设在挤出机入口处的熔体计量泵以及设在挤出机出口处的热切风冷造粒机。

4.一种生产聚乳酸类材料的方法，所述方法包括：

a)预先将丙交酯类单体熔融；

b)将丙交酯类单体熔体预聚；

c)在管式反应器中直接将步骤b)所得预聚物进一步聚合；和

d)将步骤c)所得聚合物中的残留丙交酯类单体脱除获得聚乳酸类材料。

5.权利要求4的方法，其中步骤b)在由两个或更多个以并联方式组合在一起的釜构成的预聚釜中进行，且步骤d)在挤出机中进行。

6.权利要求4或5的方法，所述方法还包括将步骤d)所得聚乳酸类材料造粒的步骤。

7.权利要求4-6中任一项的方法，其中丙交酯类单体为DL-丙交酯、L-丙交酯、乙交酯、ε-己内酯、三亚甲基碳酸酯、二噁烷酮或其混合物。

8.权利要求4-7中任一项的方法，其中步骤a)在100-140℃的温度下进行，步骤b)在130-180℃的温度和0.1-0.4Mpa的压力下进行，步骤c)在160-220℃的温度和0.4-6.0Mpa的压力下进行。

9.权利要求4-8中任一项的方法，其中预聚物在管式反应器中的停留时间为0.1-3小时。

10.权利要求4-9中任一项的方法，其中在步骤b)中丙交酯类单体的转化率为10-30％，在步骤c)中丙交酯类单体的转化率为95％以上。

11.权利要求4-10中任一项的方法，其中由步骤d)所得聚乳酸类材料中丙交酯类单体的残留量为300重量ppm以下，优选250重量ppm以下，更优选200重量ppm以下。

Images